laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Electronique

Traitements numériques, via FPGA, sur signaux Hyper-Fréquences.


Le groupe d’électronique quantique étudie, en mesurant et contrôlant, des circuits intégrés quantiques. Après avoir mis au point des mesures ’non-destructives’ des Qubits, il a fallu contrôler ces mêmes Qubits. En effet les Qubits ont des temps de cohérence assez courts (ici de quelques microsecondes il y a quelques années, à quelques dizaines de microsecondes pour les derniers réalisés au LPA). Pour les conserver, il faut donc une contre-réaction. Des méthode de ’feedback quantique’ analogiques ont déjà été mises au point avec succès et nous avons développé un ’feedback quantique’ numérique : une première.
Cette boucle de contre-réaction a été architecturée autour d’un ADC 10bits 2,2Gsps (Giga samples per second), d’un DAC 12bits (4Gsps), ces deux convertisseurs orchestrés par 3 Virtex5 épaulés de 3GBytes de DDR3. Cet ensemble constitue le système Triton V5 de chez Tekmicro. Cette carte en dehors d’IP pour piloter les convertisseurs, la mémoire DDR3 et la liaison Ethernet est vendue ’vierge’.

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Carte Triton V5

L’ensemble a été programmé en VHDL depuis l’acquisition par l’ADC, en passant par le traitement numérique proprement dit et par les envois des résultats partiels vers le PC de contrôle, jusqu’à la ré-émmission du signal de contre-réaction par le DAC.
L’ensemble du traitement de ’démodulation avec extraction de phase’ se fait en continu avec un rythme d’arrivée d’échantillons, issus de l’ADC, à 2Gsps.
Voici le schéma de l’algorithme du traitement effectué :


en animation :

Il faut 176ns (160ns de temps de calcul + 16ns de décision DAC) pour réaliser l’ensemble de la boucle depuis la sortie de l’ADC jusqu’à l’entrée sur le DAC. A cela, il faut ajouter 90ns au niveau de l’ADC et également 90ns au niveau du DAC, passés dans des délais de transfert et resynchronisation. En tout le signal est ’immobilisé 360ns sur la carte Triton V5.